Předmět Atomární výstavba rozlehlých systémů (2b) (F7122)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu F7122 - Atomární výstavba rozlehlých systémů (2b), Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita (MU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Kvantová teorie podává fascinující obraz chování mikročástic. Kromě toho ale dovoluje pochopit, proč a jak se elektrony a jádra sdružují do atomů, atomy pak do molekul a rozlehlých systémů (pevné látky, kapaliny, clustery). Na základě atomového složení a geometrické struktury je dále možné interpretovat nejrůznější vlastnosti látek. Nejde jen o porozumění ,,v principu'', nýbrž o porozumění umožňující teoreticky určovat strukturu a potažmo i jiné vlastnosti látek na kvalitativní a semikvantitativní úrovni (s pomocí fyzikálně průhledných a matematicky vcelku jednoduchých postupů) nebo i velmi přesně (s využitím sofistikovaných ,,ab-initio'' metod, kde nevystupují jiné parametry než celkový počet elektronů a protonová a neutronová čísla zúčastněných jader). Cílem kurzu je přiblížit posluchačům systematickým způsobem základy této oblasti fyziky.Představíme jak fyzikálně velmi názorné elementární modely, tak i některé prvky rigorosní kvantové teorie mnohaelektronových systémů. Výklad bude ilustrován na příkladech ze světa atomů, molekul, ,,klasických'' kondenzovaných látek i moderních materiálů, jejichž fyzikální vlastnosti zatím nejsou uspokojivě objasněny.Po absolvování kurzu by studenti měli být schopni rozumět základním pojmům tohoto odvětví fyziky, používat je při řešení jednoduchých úloh, porovnávat výsledky modelových výpočtů s experimentálními daty a/nebo interpretovat data s využitím modelů.

Osnova

I. Atomy. 1. Atom H: shrnutí tradiční nauky a relativistické opravy. 2. Atom He a koncept elektronové korelace. 3. Mnohaelektronové atomy. (a) Heuristický přístup: Hatreeho rovnice a stínění interakce mezi elektrony a jádrem. (b) Rigorosní přístup s využitím symetrie a variačního principu. 4. Periodická tabulka: vysvětlení hlavních trendů.II. Molekuly. 1. Obecné prvky teorie molekul: adiabatická aproximace, Hellmanův-Feynmanův teorém a viriálový teorém. 2. Kvantový popis nejjednodušších molekul a podstata kovalentní vazby.III. Rozlehlé systémy. Dvě východiska. 1. Pevná látka jako obří molekula. 2. Kondenzovaná látka jako moře elektronů na pozadí jader, zdůvodnění a zobecnění Sommerfeldova modelu. 3. Kvalitativní pohled na projevy Coulombovské interakce v mnohaelektronových systémech. 4. Kvalitativní vysvětlení krystalových struktur prvků a vybraných sloučenin.IV. Základní ideje moderních ab-initio metod, zejména metody funkcionálu hustoty.

Literatura

PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. Mineola, N.Y.: Dover Publications, 2001. xvi, 599 s. ISBN 0-486-41464-7. infoLEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999. x, 739 s. ISBN 0-13-685512-1. infoKITTEL, Charles. Úvod do fyziky pevných látek : Introduction to solid state physics (Orig.). 1. vyd. Praha: Academia, 1985. 598 s. infoASHCROFT, Neil W. a N. David MERMIN. Solid state physics. South Melbourne: Brooks/Cole, 1976. xxi, 826 s. ISBN 0-03-083993-9. info

Požadavky

Navazuje na F5030 (Základy kvantové mechaniky) a F6121 (Základy fyziky pevných látek).

Garant

prof. RNDr. Josef Humlíček, CSc.

Vyučující

doc. Mgr. Dominik Munzar, Dr.doc. Mgr. Dominik Munzar, Dr.